Gunting gen CRISPR / Cas9 sekarang juga dapat memperbaiki mutasi titik dengan modifikasi (Grafik: Blackjack3D / iSTock)
Gunting gen CRISPR / Cas9 telah lama dirayakan sebagai terobosan dalam penelitian genetika dan terapi gen. Sekarang para peneliti AS telah berhasil memodifikasi alat ini sehingga bahkan dapat memperbaiki mutasi titik secara spesifik. Gunting gen mengubah basis DNA yang salah, tanpa harus memotong genom. Dalam tes pertama, para peneliti sudah dapat memperbaiki dua mutasi pada gen APOE4 - dan dengan demikian memperbaiki faktor risiko yang diketahui untuk Alzheimer.

Untuk waktu yang lama, mengubah atau mengedit gen dalam genom merupakan urusan yang membosankan dan mahal. Itu karena bagian gen yang tepat harus dipotong dan diganti jika perlu - suatu prestasi yang sering serba salah karena kurangnya akurasi metode tersebut. Tetapi kemudian, beberapa tahun yang lalu, para peneliti menemukan mekanisme di mana bakteri melawan serangan virus: apa yang disebut "Clustered Regular Interspaced Short Repeats Palindromic Repeats" - CRISPR pendek. Ini, bersama dengan enzim Cas9, memiliki kemampuan untuk menargetkan sekuens DNA baru ke situs genom tertentu. Hal ini membuat CRISPR / Cas9 untuk ahli genetika dan ahli bioteknologi alat yang telah lama mereka tunggu: itu relatif akurat, murah dan sangat mudah digunakan sehingga peneliti membandingkan pentingnya metode ini dengan Volkswagen untuk Ford Automobil-Industrie. Sudah CRIPR / Cas9 telah digunakan untuk menghapus gen penyakit dari bahan genetik tikus, untuk membiakkan babi yang kebal virus dan membuat nyamuk tidak cocok untuk patogen malaria. Di Cina, para peneliti juga berani dua kali melakukan invasi yang sangat kontroversial pada garis benih manusia: Mereka mengedit materi genetik oosit manusia yang dibuahi.

Namun, CIRSPR / Cas9 tidak sempurna dan dapat menyebabkan keguguran penggantian gen. Selain itu: Salah satu penyebab utama penyakit keturunan tidak bisa diselesaikan dengan tepat: mutasi titik. Dalam hal ini, hanya satu basa tunggal dalam untai DNA yang diubah. Sejauh ini, upaya telah dilakukan untuk memperbaikinya dengan bantuan CRISPR / Cas9, telah ada penyisipan acak yang sangat sering dari urutan DNA yang tidak diinginkan atau kelalaian yang keliru dari seluruh bagian. Kesalahan-kesalahan ini secara kolektif disebut sebagai "indels" terjadi, antara lain, karena pemotongan DNA memperbaiki mekanisme sel double strand di tempat kejadian, yang pada gilirannya mengubah DNA dan dengan demikian menyebabkan kesalahan ini. Namun, David Liu dan rekan-rekannya di Universitas Harvard di Cambridge kini telah memodifikasi CRISPR / Cas9 sehingga gunting gen tidak memotong DNA lagi. Alih-alih, dengan bantuan enzim yang melekat, ia dapat secara selektif mengubah satu basa DNA menjadi yang lain - mutasi titik koreksi.

C menjadi T

Dan inilah cara varian baru gunting gen bekerja: Bagian CRISPR, seperti sebelumnya, memastikan bahwa gunting menemukan dan menempel pada posisi yang diinginkan dalam DNA berdasarkan urutan basa mereka. Agar sekarang tidak memotong enzim Cas9, Liu dan rekan-rekannya telah menonaktifkannya. "Cas9 yang mati secara katalis ini tetap memiliki kemampuan untuk mengikat DNA, tetapi tidak memotong untai lagi, " para peneliti menjelaskan. Mereka sekarang telah menempelkan enzim pada kompleks ini, yang memiliki kemampuan untuk mengubah sitosin basa DNA menjadi langkah perantara dalam timin. Dua varian lain memastikan bahwa pertukaran basis ini menjadi lebih efektif dan lebih tahan lama. Selanjutnya, para peneliti menguji apakah gunting gen baru mereka juga bekerja di sel manusia - dan dengan demikian di lingkungan di mana mereka nantinya akan digunakan. Mereka memasukkan varian CRISPR / Cas9 mereka ke dalam sel, yang masing-masing memiliki satu dari lima mutasi titik yang diketahui, dan ke sel yang memiliki dua titik mutasi pada gen APOE4 - mutasi ini dianggap sebagai faktor risiko penyakit Alzheimer.

Hasilnya: Dalam semua pendekatan eksperimental, gunting gen mengubah basis yang rusak hingga 75 persen dari sel dalam basis yang benar, seperti yang dilaporkan para peneliti. Selain itu, hanya sedikit Fehlumwandlungen atau Indels yang terjadi. "Hasil ini menunjukkan bahwa metode ini dapat lebih efisien dan salah mengoreksi mutasi titik pemicu penyakit dalam sel mamalia daripada metode yang diketahui sebelumnya, " kata Liu dan rekan-rekannya. Pengembangan alat berbasis CRISPR / Cas9 baru ini untuk pertukaran basis-DNA yang ditargetkan dengan demikian memperluas potensi penggunaan dan keefektifan pengeditan gen. pameran

sumber:

  • David Liu (Universitas Harvard, Cambridge, Massachusetts) et al., Alam, doi: 10.1038 / nature17946
© science.de - Nadja Podbregar
Direkomendasikan Pilihan Editor